JP7089929B2

JP7089929B2 - 基礎およびその構築方法

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Publication number: JP7089929B2
Application number: JP2018076465A
Authority: JP
Inventors: 恒明岸田; 達重光; 宏史美斉津
Original assignee: Taisei Corp
Current assignee: Taisei Corp
Priority date: 2018-04-11
Filing date: 2018-04-11
Publication date: 2022-06-23
Anticipated expiration: 2038-04-11
Also published as: JP2019183522A

Description

本発明は、構造物を支持するための基礎およびその構築方法に関する。

従来より、公園における遊具や東屋、フェンス、仮設住宅などの簡易な構造物の基礎として、以下のような簡易基礎が提案されている。
すなわち、簡易基礎は、基礎用治具と、この基礎用治具に固定されて地中に差し込まれた４本の杭部材と、を備える。

固定定規を用いて基礎用治具を仮固定することで、簡易基礎の位置ずれを防止することが提案されている（特許文献２参照）。

特許第５８９６５２９号公報特許第５９３１１２６号公報

本発明は、硬質地盤であっても、短時間かつ高精度で構築できる基礎およびその構築方法を提供することを目的とする。

請求項１に記載の基礎（例えば、後述の基礎１）は、基礎用治具（例えば、後述の基礎用治具１０）と、当該基礎用治具に固定された４本の鋼管（例えば、後述の鋼管２０）および１本のスパイラル杭（例えば、後述のスパイラル杭３０）と、を備え、前記スパイラル杭は、前記基礎用治具の鉛直方向に延びる中心軸に沿って延びており、前記４本の鋼管は、前記基礎用治具の中心軸に対して傾斜してかつ互いに干渉することなく延びていることを特徴とする。

請求項２に記載の基礎構築方法は、４つの筒部（例えば、後述の筒部１２）が設けられた基礎用治具（例えば、後述の基礎用治具１０）と、当該基礎用治具の筒部に挿通されて固定された４本の鋼管（例えば、後述の鋼管２０）と、前記基礎用治具の中心部に固定された１本のスパイラル杭（例えば、後述のスパイラル杭３０）と、を備え、前記スパイラル杭は、前記基礎用治具の鉛直方向に延びる中心軸に沿って延びており、前記４本の鋼管は、前記基礎用治具の中心軸に対して傾斜してかつ互いに干渉することなく延びている基礎（例えば、後述の基礎１）の構築方法であって、前記スパイラル杭を地中に打ち込む工程（例えば、後述のステップＳ３）と、前記スパイラル杭の頂部に前記基礎用治具を固定する工程（例えば、後述のステップＳ５）と、前記基礎用治具の筒部に鋼管を挿通して、当該鋼管の少なくとも先端部を地中に打ち込む工程（例えば、後述のステップＳ６）と、を備えることを特徴とする。

この発明によれば、スパイラル杭を地中に打ち込んでおき、このスパイラル杭の頂部に基礎用治具を固定することで、基礎用治具を位置決めする。この状態で、基礎用治具の筒部に鋼管を挿通して地中に打ち込んで、杭として機能させる。よって、鋼管を基礎用治具の中心軸に対して斜めに打ち込んでも、基礎用治具の位置ずれを防止できるので、基礎を容易に高精度で構築できる。
また、スパイラル杭は、押し込み抵抗力および引抜き抵抗力が大きいため、スパイラル杭を設けることで、支持力を確保できるので、鋼管の長さを短くできる。よって、硬質地盤であっても、鋼管を地中に容易に打ち込むことができ、基礎を短時間で構築できる。なお、スパイラル杭は水平抵抗力が小さいが、水平力に対しては鋼管が抵抗するため、本発明の基礎は、力学的バランスに優れた構造となっている。

基礎構築方法として、前記スパイラル杭を地中に打ち込む工程では、スリット（例えば、後述のスリット４６）が形成されたスパイラル杭打設用定規（例えば、後述のスパイラル杭打設用定規４０）を地表面にセットし、当該スリットに前記スパイラル杭の先端を嵌め込んで下方に押し込むことで、前記スパイラル杭を地盤に打ち込んでもよい。
スパイラル杭は、ねじり平鋼であるので、スパイラル杭の水平断面は、どの高さ位置においても常に直線状である。よって、この発明によれば、スパイラル杭打設用定規を所定位置にセットし、このスパイラル杭打設用定規のスリットにスパイラル杭の先端を嵌め込んで下方に押し込むだけで、スパイラル杭を精度良く地盤に打ち込むことができる。

本発明によれば、基礎用治具をスパイラル杭に固定した状態で、基礎用治具の筒部に鋼管を挿通して地中に打ち込んで、杭として機能させる。よって、鋼管を基礎用治具の中心軸に対して斜めに打ち込んでも、基礎用治具の位置ずれを防止して、基礎を容易に構築できる。また、スパイラル杭を設けたので、このスパイラル杭による支持力を確保できるから、鋼管の長さを短くできる。よって、硬質地盤であっても、鋼管を地中に容易に打ち込むことができ、基礎を短時間で構築できる。

本発明の一実施形態に係る基礎が適用された構造物の支持構造の平面図である。前記実施形態に係る基礎の斜視図である。前記実施形態に係る基礎の平面図である。前記実施形態に係る基礎の上部の斜視図である。前記実施形態に係る基礎用治具の平面図である。図５のＡ－Ａ断面図である。前記実施形態に係る基礎用治具の筒部の拡大断面図である。前記実施形態に係る基礎の縦断面図である。前記実施形態に係る基礎の構築手順のフローチャートである。前記実施形態に係る基礎の構築に用いられるスパイラル杭打設用定規の平面図である。前記実施形態に係るスパイラル杭打設用定規の一部の拡大平面図である。前記実施形態に係る基礎の構築に用いられるボルト保護治具の縦断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る基礎１が適用された構造物の支持構造２の平面図である。図２は、基礎１の斜視図であり、図３は、基礎１の平面図である。図４は、基礎１の上部の斜視図である。
構造物の支持構造２は、５つずつ２列に配置された合計１０個の基礎１と、これら基礎１の上部で支持された構造物３と、を備える。
各基礎１は、基礎用治具１０と、この基礎用治具１０に固定された４本の鋼管２０および１本のスパイラル杭３０と、を備える。

図５は、基礎用治具１０の平面図である。図６は、図５のＡ－Ａ断面図である。
基礎用治具１０は、ダクタイル鋳鉄による鋳造物であり、椀状の本体１１と、この本体１１に設けられて鋼管２０が挿通される４つの筒状の筒部１２と、これら筒部１２に鋼管２０を固定するボルト１３およびナット１４と、を備える。
なお、本実施形態では、基礎用治具１０を鋳造としたが、これに限らず、基礎用治具をコンクリート製としてもよい。

本体１１は、平面視で矩形状であり、中心軸Ｃが略鉛直となるように地表面４に配置される。この本体１１は、伏せた椀状つまり中央部が上方に向かって膨出した形状であり、本体１１の四隅には、下方に向かって突出した脚部１５が形成されている。
また、本体１１の中央部には、スパイラル杭３０を本体１１に連結するための貫通孔１６が形成されている。

４つの筒部１２は、円筒形状であり、本体１１の四隅に本体１１に一体に設けられ、４つの筒部１２の中心軸は、本体１１の鉛直方向に延びる中心軸Ｃに対して傾斜してかつ互いに干渉することなく延びている。

４本の鋼管２０は、それぞれ、円筒形状であり、筒部１２に挿通されている。よって、４本の鋼管２０は、中心軸Ｃに対して傾斜してかつ互いに干渉することなく延びている。本体１１が地表面４に設置された状態では、これら鋼管２０は、少なくとも一部が地中に打ち込まれており、杭として機能する。

図７は、筒部１２の拡大断面図である。この図７では、理解の容易のため、筒部１２の軸方向が図７中上下方向となるように表現している。
筒部１２の上端側には、この筒部１２を貫通する貫通孔１７Ａ、１７Ｂが形成されている。また、鋼管２０には、この鋼管２０を貫通する貫通孔２１Ａ、２１Ｂが形成されている。
これら貫通孔１７Ａ、１７Ｂ、２１Ａ、２１Ｂには、ボルト１３が挿通されて、このボルト１３の先端側には、ナット１４が螺合されている。これにより、鋼管２０が筒部１２に固定されている。

図８は、基礎１の縦断面図である。
スパイラル杭３０は、平鋼をねじったねじり平鋼である。したがって、このスパイラル杭３０の水平断面は、どの高さ位置においても常に直線状となっている。このスパイラル杭３０の頂部には、ボルト３１が溶接固定されている。
以上の基礎用治具１０では、スパイラル杭３０のボルト３１が本体１１の貫通孔１６に挿通されており、ボルト３１に螺合された下側ナット３２と２つの上側ナット３３とで本体１１を挟み込むことで、基礎用治具１０がスパイラル杭３０に固定される。

次に、以上の基礎１を構築する手順について、図９のフローチャートを参照しながら説明する。

ステップＳ１では、地表面４上にスパイラル杭打設用定規４０の位置を墨出しする。
図１０は、スパイラル杭打設用定規４０の平面図である。スパイラル杭打設用定規４０は、互いに略平行に延びる一対の定規本体４１と、これら定規本体４１同士を所定間隔おきに連結する連結部材４２と、定規本体４１の所定箇所に取り付けられた１０個のスリット定規４３と、を備える。これら定規本体４１、連結部材４２、およびスリット定規４３は、山形鋼で形成されている。
図１１は、スパイラル杭打設用定規４０を構成するスリット定規４３の拡大平面図である。
スリット定規４３は、略水平に延びる矩形状の水平部４４と、この水平部４４に立設された鉛直部４５と、を備える。スリット定規４３の水平部の先端側の辺には、スリット４６が形成されている。スリット定規４３の鉛直部４５は、定規本体４１にボルト４７およびナット４８で固定されている。図１０にも示すように、スリット定規４３は、定規本体４１に１０個取り付けられているが、各スリット定規４３のスリット４６の向きは、全て同じになっている。

ステップＳ２では、スパイラル杭打設用定規４０を地表面４の墨出しした位置にセットする。
ステップＳ３では、図１１および図１２に示すように、スパイラル杭打設用定規４０を用いて、１０本のスパイラル杭３０を打ち込む。
すなわち、まず、図１２に示すように、ボルト保護治具５０を用意する。ボルト保護治具５０は円柱形状であり、下端面にボルト３１が挿入される保護穴５１が形成され、上端面に、油圧ハンマーのハンマー先端が挿入される打撃穴５２が形成されている。
次に、スパイラル杭打設用定規４０のスリット４６にスパイラル杭３０の先端を嵌め込んで、このスパイラル杭３０上端のボルト３１にボルト保護治具５０を取り付ける。
次に、図示しない油圧ハンマーのハンマー先端をボルト保護治具５０の打撃穴５２に差し込み、スパイラル杭３０を下方つまり図１２中白抜き矢印方向に押し込む。すると、スパイラル杭３０は、先端面で地盤を切って回転しながら下方に移動し、地盤に打ち込まれる。

ステップＳ４では、スパイラル杭打設用定規４０を撤去する。各スリット定規４３のスリット４６の向きは全て同じであるので、スパイラル杭打設用定規４０を図１０および図１１中矢印方向にスライドさせることで、１０本のスパイラル杭３０からスパイラル杭打設用定規４０を一斉に取り外す。

ステップＳ５では、スパイラル杭３０の頂部に基礎用治具１０を固定する。すなわち、まず、スパイラル杭３０のボルト３１に下側ナット３２を螺合する。このとき、各スパイラル杭３０について下側ナット３２上端の高さ位置を揃えておく。次に、スパイラル杭３０のボルト３１に基礎用治具１０の貫通孔１６を挿通し、次に、このボルト３１に上側ナット３３を螺合して締め付ける。これにより、基礎用治具１０の高さ位置を揃えることができる。

ステップＳ６では、基礎用治具１０に鋼管２０を打ち込む。具体的には、鋼管２０の先端側を基礎用治具１０の筒部１２に差し込んで、図示しない油圧ハンマーにより鋼管２０を地盤に打ち込む。なお、この鋼管２０は、まだ貫通孔２１Ａ、２１Ｂが形成されていない状態である。
ステップＳ７では、基礎用治具１０の筒部１２に鋼管２０を固定する。すなわち、まず、基礎用治具１０の筒部１２の一方の貫通孔１７Ａに図示しないドリルを差し込んで、他方の貫通孔１７Ｂに向かって前進させ、鋼管２０に貫通孔２１Ａ、２１Ｂを形成する。次に、これら貫通孔１７Ａ、１７Ｂ、２１Ａ、２１Ｂにボルト１３を挿通して、このボルト１３の先端側にナット１４を螺合して締め付ける。

本実施形態によれば、以下のような効果がある。
（１）スパイラル杭３０を地中に打ち込んでおき、このスパイラル杭３０の頂部に基礎用治具１０を固定することで、基礎用治具１０を位置決めする。この状態で、基礎用治具１０の筒部１２に鋼管２０を挿通して地中に打ち込んで、杭として機能させる。よって、鋼管２０を基礎用治具１０の中心軸に対して斜めに打ち込んでも、基礎用治具１０の位置ずれを防止できるので、基礎１を容易に高精度で構築できる。

（２）スパイラル杭３０を設けることで、このスパイラル杭３０による支持力を確保できるから、鋼管２０の長さを短くできる。よって、硬質地盤であっても、鋼管２０を地中に容易に打ち込むことができ、基礎１を短時間で構築できる。
従来では、スパイラル杭を設けず、４本の鋼管のみで基礎用治具を支持していたので、鋼管の長さを３ｍ～４ｍ程度とする必要があった。この場合、地盤が硬質になると、鋼管の打ち込みに時間がかかる場合があった。
しかしながら、本発明によれば、スパイラル杭を設けることで、鋼管の長さを従来に比べて６０％～７０％程度に短くできる。例えば、スパイラル杭は、幅１００ｍｍ厚さ６ｍｍの平鋼を加工したものであり、杭長が１．０ｍ～１．８ｍである。また、鋼管は、外径が４２．７ｍｍあるいは４８．６ｍｍであり、杭長が２．０ｍ～３．０ｍである。

（３）鋼管２０を筒部１２に固定したので、基礎用治具１０に引き抜き力や押し込み力が作用しても、この基礎用治具１０が鋼管２０に対して相対移動するのを防止できる。よって、鋼管２０による支持力を基礎用治具１０に確実に伝達できる。

（４）ボルト１３を貫通孔１７Ａ、１７Ｂ、２１Ａ、２１Ｂに挿通してナット１４を締め付けることで、鋼管２０が筒部１２に確実に固定されて、基礎用治具１０が鋼管２０に対して相対移動するのを容易に防止できる。

（５）スパイラル杭打設用定規４０を用いたので、このスパイラル杭打設用定規４０のスリット４６にスパイラル杭３０の先端を嵌め込んで下方に押し込むだけで、スパイラル杭３０を精度良く地盤に打ち込むことができる。

なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、上述の実施形態では、ボルト１３を用いて鋼管２０を固定したが、これに限らず、ねじあるいは芋ねじを用いてもよい。

また、鋼管２０の腐食防止のため、筒部１２を覆うようにモルタルやコンクリートを打設してもよい。
また、鋼管２０には、腐食防止のため、溶融亜鉛めっき、溶融アルミめっき、その他耐塩基性金属による溶融めっきを施してもよい。
また、鋼管２０の厚みは、鋼管の腐食速度を考慮して、適宜設定されてもよい。

１…基礎２…構造物の支持構造３…構造物４…地表面
１０…基礎用治具１１…本体１２…筒部１３…ボルト１４…脚部
１５…脚部１６…貫通孔１７Ａ、１７Ｂ…貫通孔
２０…鋼管２１Ａ、２１Ｂ…貫通孔
３０…スパイラル杭３１…ボルト３２…下側ナット３３…上側ナット
４０…スパイラル杭打設用定規４１…定規本体４２…連結部材
４３…スリット定規４４…水平部４５…鉛直部４６…スリット
４７…ボルト４８…ナット
５０…ボルト保護治具５１…保護穴５２…打撃穴

Claims

地表面に設けられた基礎用治具と、当該基礎用治具から地中に直線状に延びる４本の鋼管および１本のスパイラル杭と、を備え、
前記基礎用治具は、平面視で矩形状であり、
前記スパイラル杭は、前記基礎用治具から鉛直方向下方に延びてかつ平面視で右ねじ状の螺旋形状であり、
前記４本の鋼管は、前記基礎用治具から前記スパイラル杭に対して傾斜してかつ互いに干渉することなく下方に延びるとともに、平面視で前記基礎用治具の４つの出隅部から下方に向かうに従って右側の出隅部に向かって延びることを特徴とする基礎。
４つの筒部が設けられた基礎用治具と、当該基礎用治具の筒部に挿通されて固定された４本の鋼管と、前記基礎用治具の中心部に固定された１本のスパイラル杭と、を備える基礎の構築方法であって、
前記基礎用治具は、平面視で矩形状であり、
前記スパイラル杭は、前記基礎用治具から鉛直方向下方に延びてかつ右ねじ状の螺旋形状であり、
前記４本の鋼管は、前記基礎用治具から前記スパイラル杭に対して傾斜してかつ互いに干渉することなく下方に延びるとともに、平面視で前記基礎用治具の４つの出隅部から下方に向かうに従って右側の出隅部に向かって延びており、
前記スパイラル杭を地中に打ち込む工程と、
前記基礎用治具を地表面に配置するとともに前記スパイラル杭の頂部に固定する工程と、
前記基礎用治具の筒部に鋼管を挿通して、当該鋼管の少なくとも先端部を地中に打ち込む工程と、を備えることを特徴とする基礎構築方法。